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하지만29일 오전 전남 무안국제공항 활주로에 여객기가 추락해 사고 수습이 이뤄지고 있다./뉴스1





‘조류 충돌(버드 스트라이크, Bird Strike)’이 전남 무안에서 발생한 항공 참사의 원인으로 지목되고 있다. 조류 충돌은 항공기 운항 중에 발생할 수 있는 심각한 안전 문제 중 하나로, 전 세계 항공 산업에 연간 약 12억달러(약 1조7700억원) 이상의 피해를 초래한다.
30일 과학계에 따르면 조류 충돌은 절반 가까이 항공기 엔진에 피해를 안기며, 작은 새라도 몸무게 30만배 넘는 충격까지 유발하는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 조류 충돌에 견디도록 엔진 소재를 바꾸고, 사고 국민은행주택구입대출 발생에 대비해 조류 회피와 안전착륙 기동에 대한 훈련이 필요하다는 의견이 제시됐다.
유럽항공안전청(EASA)과 체코 브르노기술대 연구진의 보고에 따르면, 지금까지 일어난 조류 충돌 사건 중 44%가 항공기 엔진에서 발생했다. 뒤이어 날개에서 일어난 사례가 31%, 창문에서 13%로 주로 기체 앞부분에 사고가 집중됐다. 이번에 사고가 난 회수가능액 보앙사의 여객기를 비롯해 전 세계 항공기 대부분은 ‘터보팬 엔진’을 사용한다. 특히 이 엔진은 조류 충돌이 발생할 확률이 높다.
터보팬 엔진은 팬 블레이드(날개)를 돌려 공기를 흡입·압축한 뒤 연료와 같이 태워 추력을 얻는 방식이다. 윤군진 서울대 항공우주공학과 교수는 “보잉이나 에어버스 기종과 같이 민간 항공기에는 터보팬의 일종인 ‘고바 믿음으로살리 이패스 터보팬’이 사용되는데, 이 경우 물리적으로 팬의 크기가 커 조류가 빨려 들어갈 확률이 커진다”고 설명했다.
조류 충돌은 주로 새가 활동하는 2500피트(약 762m) 이하의 저고도에서 발생하며, 이착륙이나 초기 상승, 착륙 접근 단계에서 빈번히 일어난다. 작은 새 한 마리가 항공기 엔진에 많게는 수십t의 충격을 줄 수도 있다. 이 중계수수료 계산기 때문에 조류 충돌의 구체적인 피해 양상과 예방책을 마련하기 위한 과학자들의 연구도 적지 않다.
엔진에 작은 새 한 마리가 충돌해도 그 충격은 순간적으로 수십t까지 달한다. 오스트리아 그라츠공과대에서 발표한 보고서에 따르면, 무게 75g의 찌르레기가 시속 470㎞의 속도로 비행기 엔진과 부딪히면 순간 2.5t에 달하는 충격을 주는 것으로 나 개콘 직장인 타났다. 새 무게보다 33만배 충격을 안긴 것이다. 같은 속도로 부딪혔을 때 1.8~2.3㎏의 가마우지는 20t, 최대 4kg에 달하는 캐나다 거위는 38t의 충격을 줬다.
김동현 국립경상대 항공우주공학과 교수는 “한국에서는 주로 종다리나 가마우지, 비둘기 등이 부딪혀 조류 충돌이 일어난다”며 “조류의 크기와 충돌 당시 속도에 따라 엔진에 미치는 영향이 다를 수 있다”고 설명했다. 종다리의 무게는 17~55g 사이, 비둘기(멧비둘기)는 230g 정도다.



조류 충돌로 손상된 엔진의 팬 블레이드./위키미디어


조류 충돌의 충격으로 터보팬 엔진 내부의 팬 블레이드에 손상이 가면 연료 계통 라인에까지 영향을 줄 수 있다. 윤군진 교수는 “엔진에 몸무게가 큰 조류가 빨려 들어가 고속으로 회전하는 팬 블레이드와 충돌하면 일차적으로 블레이드의 파손과 탈락이 일어난다”고 말했다.
윤 교수는 “블레이드에 손상이 일어나면 경우에 따라 심한 진동이 발생하고 엔진 출력이 줄어 비행 안전성이 떨어진다”며 “이후 조류나 블레이드 잔해가 엔진에 빨려 들어가 연료 계통 라인에 손상을 주면 화재가 발생하고 최악의 경우 추락사고도 발생할 수 있다”고 했다.
중국 샤먼대 연구진은 올해 5월 조류 떼와의 충돌 시 개별 조류가 블레이드에 미치는 영향을 분석하고, 충돌 확률과 블레이드 손상 가능성을 모델링한 연구 결과를 발표했다. 그 결과, 블레이드 끝에 충돌이 발생할 경우 블레이드의 높은 회전 속도로 인해 충격 에너지가 분산되지만, 날개의 중심에 가까운 블레이드 루트(뿌리)에 다중 충돌이 발생할 경우 심각한 손상을 초래하는 것으로 나타났다.
윤 교수는 “엔진뿐 아니라 날개에 새가 충돌할 경우 착륙에 필요한 고양력장치의 구동에 문제가 생겨 안전성에 영향을 줄 수 있다”고 말했다. 그렇지만 항공기와 새의 충돌을 완전히 예방하기는 어렵다. 윤 교수는 “엔진과 블레이드 부품, 날개에 내충격 성능이 좋은 티타늄이나 복합소재를 적용할 수 있다”며 “기체 대응 외에 조류탐지 레이다를 이용한 회피 운항, 불가피한 충돌 시 안전착륙조치 매뉴얼 숙지 훈련 등을 통해 안정성을 확보해야 한다”고 했다.
참고 자료
Aerospace(2024), DOI: https://doi.org/10.3390/aerospace11060434
Transportation Research Procedia(2021), DOI: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2021.11.120
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